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Crashsicherer Batterieschutz für Elektroautos

Fraunhofer-Forscher haben nun einen Batteriekasten für Lithium-Ionen-Akkus durch ein Leichtbauteil ersetzt. Das Gehäuse soll Gewicht sparen, Unfälle unbeschadet überstehen und sich erstmals großserientechnisch herstellen lassen.

Um die Symbiose zwischen Elektromobilität und Leichtbau voranzutreiben, entwickeln Ingenieure vom Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie ICT in Pfinztal Fertigungskonzepte mit dem Ziel nach und nach einzelne Elemente im Fahrzeug durch Leichtbauteile zu ersetzen, berichtet die Fraunhofer-Gesellschaft. "Dabei darf aber weder die Stabilität der Bauteile noch die Sicherheit für den Fahrgast leiden", betont Manfred Reif, Projektleiter im Verbundprojekt "Fraunhofer-Systemforschung Elektromobilität".

Mit dem Artega GT, ein elektrifizierter Sportwagen-Prototyp, dessen Elektromotor im Heck verbaut wurde, wollen die Forscher dieses Vorhaben unter Beweis stellen. Die Experten haben gemeinsam mit Kollegen der Fraunhofer-Institute für Werkstoffmechanik IWM, für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF und für Kurzzeitdynamik, Ernst-Mach-Institut EMI ein großserienfähiges, crashsicheres Batteriegehäuse entwickelt. Das Gehäuse wiegt 35 Kilogramm und umschließt den 340 Kilogramm schweren Akku. "Herkömmliche Stahllösungen wiegen bis zu 25 Prozent mehr", berichtet Reif. "Der Batteriekasten übersteht einen Unfall unter Annahme des Zehnfachen der Erdbeschleunigung." Und sogar wenn ein spitzer Gegenstand bei 60 km/h das Gehäuse treffe, bleibe der Akku im Inneren unverletzt. Zudem seien die 16 Lithium-Ionen-Module sicher vor Feuchtigkeit. Eine halbdurchlässige Membran zum Druckausgleich garantiere zudem, dass die Batteriezellen "atmen" könnten.

Das Besondere am neuen Batterieschutz seien die Faserverbundwerkstoffe. Problematisch sei jedoch, dass sich die Leichtbauteile auch großserientechnisch herstellen lassen müssten. "Das war bisher so nicht möglich", berichtet Reif. Beim Flugzeugbau etwa setze man schon lange auf Faserverbundwerkstoffe, doch davon würden nur ein paar Hundert pro Jahr produziert. Bei einem Auto könnten es dagegen mehrere Tausend täglich sein. Ebenso würde die Großserienproduktion ganz andere Anforderungen an die Materialien stellen. Deshalb haben die Forscher eine spezielle Prozesskette entwickelt - mit Zykluszeiten, die eine Fertigung von hohen Stückzahlen ermöglichen. "Die Prozesskette ist so konzipiert, dass viele Schritte zeitgleich ablaufen können", erläutert Reif. Parallel zur Herstellungsstufe etwa würden der Kunststoff aufgeheizt und jene Elemente vorbereitet, die für die Last- und Zugfestigkeit oder für die Anbindung an die Lagerung im Heckrahmen des Artega sorgen. Dazu sollen beispielsweise gerichtete Glasfaserstrukturen oder maßgeschneiderte metallische Einleger gehören. Dann würden in einem so genannten One-Shot-Prozess die Einzelkomponenten zusammengefügt und gepresst.

Präsentiert werden soll das Gehäuse vom 27. bis 29. September 2o11 in Stuttgart im Rahmen der Messe Composites Europe 2011.
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